防洪工程
洪災發生原因
自然因素
A.臺灣地理環境
菲律賓板塊與歐亞板塊碰撞形成了臺灣島嶼,形成中央山脈縱貫台灣全島,導致台灣地形的陡峻,河川坡度大,上游的集水區地質脆弱,表土沖蝕量顯著,河川整體之泥砂運移量巨大,容易造成河道及水庫淤積。
同時臺灣地處副熱帶地區,並位居西北太平洋颱風的行徑路線上,每年都會遭遇颱風侵襲,全年以5-11月為颱風季節;另外每年6月中下旬至7月上半月之間持續陰天有雨的氣候現象,即所稱的梅雨。兩者均對臺灣的水文環境,造成一定的影響。
B.全球暖化與氣候變遷
「全球暖化」及「氣候變遷」名詞出現的初期主要是指人為活動對氣候的影響,聯合國政府間氣候變遷委員會(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)的2001年第3次評估報告開始不再侷限於評估人為活動對氣候的影響,氣候自然變化評估也同等重要。
極端的氣候或天氣事件的變化是一般人談到氣候變遷時最關心的問題。科技部「臺灣氣候變遷推估資訊與調適知識平台計畫(TCCIP)」在針對氣候變遷第六次評估報告。提出以下的警訊: 全臺極端降雨,除中部地區於世紀中略為減少,其他區域皆呈現增加趨勢 (如圖所示);升溫情境下,集水區的河川流量豐枯差異變大,世紀中春季(2至4月)流量大致呈現減少趨勢,世紀末變化更為顯著,可能增加枯旱的風險(如圖所示)。


根據上述的分析結果,對於洪災發生的頻率與數量、模式及強度已經不同於過往。這對於依賴歷史統計數據進行設計施工的土木工程而言,工程完工後的適用性、可靠性與功能性可能將面對嚴峻的挑戰與質疑。
人為因素
A.與水爭地與都市化
自古以來,都市的開發常沿著河川發展,過往河川的洪泛區(洪水來臨時所淹沒的土地)大量開墾利用,甚至蓋起建築物,與水爭地的結果,便是洪水來臨,即容易遭受水患。許多窪地、濕地原本是儲存地表逕流的區域,一旦被填平利用,洪水只好到處漫竄,便容易造成洪水災害。
都市化過程中,森林、草地會減少,代之而起的是柏油馬路、不透水的人行道及停車場,使得大多數的降雨無法入滲到地下,只好在都市地面流動,造成地面逕流量增如,引起水災的機率也提高許多。都市化後(如圖),也使得水流在路面及雨水下水道內流速比未開發前之林地、草地還快,增加了都市下游河川的洪峰,集流時間變短,增加下游洪泛機會。

B.破壞水土保持
臺灣的人口密集,上游集水區因歷史開發因素可能有不少濫墾、濫伐及超限利用的情況,進而造成水土的流失情況,泥砂量也增加,使下游河川及排水道淤積,不利於洪水之宣洩。而真正治本的方法,應保持集水區原有的林木覆蓋情況,謹慎評估開發利用。集水區遭破壞後,地下水的入滲補充量將減少,在乾季,河川之基流量將顯著降低,水資源之永續利用也受到衝擊。
也因臺灣平均每年3.5次的颱風豪雨,常常為山坡地帶來充沛雨量,如果碰上水土保持不良的地區,土壤因過量雨水滲入造成飽和的結果,將形成支持力降低,進而引起邊坡坍塌或逕流沖刷的結果,導致土壤流失及引發洪患。
防洪工程措施
根據河川防洪治理的手段(引用「淡水河流域防洪計畫」)包括工程方法與非工程方法,工程方法有「攔蓄洪水」、「分洩洪水」「疏導洪水」、及「範束洪水」等四大手法,簡言之,即蓄、分、導、束四法。非工程方法則以「避開洪水」為主軸有方式洪水預警、洪氾區管理及洪災保險等。
工程作法
A.蓄洪:將洪水攔蓄於流域中、上游地區,以減少進入下游之洪水流量。可採興建滯洪池或蓄洪水庫等方式。
B.分洪:將洪水分流至其他流域或海中,以減少進入下游之洪水流量。通常利用低堰、閘門或橡皮壩等方式將洪水引入疏洪道或分洪水路。
C.導洪:以改善河道方式增加洪水流速、縮短洪水延時或降低洪水水位。
D.束洪:建造堤防將洪水約束在固定流路內而不致氾濫。
近年來因自然生態環境的改變,加上各地極端降雨頻傳,上述工程之設計標準在極端案例下無法達到原工程規劃目的,而且加上複合型災害(如土石流),不僅危害人民生命財產安全,亦造成國家經濟嚴重損失,以「工程」手段需配合其它方法才能降低災害衝擊。
非工程作法
A.洪水預警:以科學方法預先提供防救災單位及民眾各種可能的洪水情報,並適時發出預警,供民眾做防災避災的準備,減少洪水災害所遭致的生命財產損失。
B.洪氾區管理:降低洪水直接災害的最佳方式,應該重新思考對洪患地區土地的使用方式,加強管理行水區的土地開發行為,透過專家學者、社區居民、政府及民間團體的積極參與,達到災害治理的機制。
C.洪災保險:為進行風險分擔或風險轉移,並考量臺灣水災發生之機率,參照國外立法推動颱洪保險為強制險或政策性保險有其必要性,以保障國民生命財產。使企業與民眾對自身的風險與責任更加有感,從而落實先自助、共助,而後公助的全民防災精神。
D.逕流總量管制:透過逕流總量管制將集水區內降雨逕流,適當地分配至水道與土地上,除傳統工程項目外,可充分利用公共空間具備滯洪效果;出流管制則是將土地開發後的新增降雨逕流量,進行管制與審查,確保開發前後之逕流量一致,避免造成因都市化而增加逕流量。
作者:韋家振副教授 / 國立屏東科技大學土木工程系